CN112026072A - 一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的生产工艺 - Google Patents
一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的生产工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112026072A CN112026072A CN202010654440.4A CN202010654440A CN112026072A CN 112026072 A CN112026072 A CN 112026072A CN 202010654440 A CN202010654440 A CN 202010654440A CN 112026072 A CN112026072 A CN 112026072A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- forging
- module
- equal
- less
- blank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims abstract description 95
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 23
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 22
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 9
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 9
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003679 aging effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/007—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass injection moulding tools
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
- C21D1/28—Normalising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
本发明涉及一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的生产工艺，在现有GB/T 1299‑2014表17中2CrNiMoMnV成分的基础上添加微量合金化元素Ti和淬透性元素B，利用一定厚度的优质板坯(连铸坯)在铣磨表面后进行真空焊接，将真空焊接后的复合板坯放置在能够完全覆盖板坯表面的大平台上，按照WHF锻造法，利用锻造力10000吨以上的大型锻机进行锻造，复合板坯在实现真空焊接区域锻造焊合以后回炉加热，再经过2‑3次自由锻造后得到厚度范围550‑1000mm、最大重量达到30吨左右的大型模具用模块，模块最终经过调质处理，达到用户使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及涉及模具钢的生产工艺，尤其涉及一种改良的2CrNiMoMnV模块钢的生产工艺。
背景技术
汽车保险杠是汽车上的重要安全装置，能够吸收和缓和外界冲击力，达到保护车身的目的。在上世纪八、九十年代，汽车保险杠基本采用金属材料为原材料，经过20多年的发展，现在汽车的前后保险杠基本采用塑料为原材料，其不但保持了保护功能，还满足车辆轻量化的需求。不同档次的汽车对保险杠外观要求不一，而保险杠的外观质量与其成型材料关系较大，一些要求低的汽车保险杠选用碳素钢作为成型模具，由于碳素钢材料抛光性能较差，生产出的保险杠表面光亮度则明显较差，一些较高要求的汽车生产厂商则对保险杠外观要求较高，对其注塑成型用的模具材料的选择也提出明确要求。
2CrNiMoMnV预硬化型镜面塑料模具钢是3Cr2MnNiMo钢种的改进型钢种，其在3Cr2MnNiMo的成分基础上优化C、Mn、Cr、Mo含量，并添加了一定含量的V元素，提高了材料的淬透性，且合金元素的优化有助于减缓材料的偏析从而提高材料的硬度均匀性，2CrNiMoMnV具有良好的抛光性能，电火花加工性能和蚀花(皮纹加工)性能，还可以进行渗氮处理，该材料一般用于制作大中型镜面塑料模具，适用于汽车保险杠模具。
当前2CrNiMoMnV大模块的生产主要依赖于钢锭锻造成材，考虑到钢锭头尾成分差异大且成材率低的等不利因素，部分企业更愿意放弃钢锭而选用连铸厚板坯锻造成材，但是由于锻机开口度的原因，对连铸坯料的长度有一定的限制，这直接影响最终模块的尺寸。部分大型锻造企业锻机较大，开口度也较大，能够锻造长度达到3m以上的连铸板坯，但是实际生产中由于高径比过大而存在墩粗过程中连铸坯坯料形状难以控制的局面，往往在锻造前期会花费大量的时间用于锻件的平整工作，且材料需要多次进炉加热后再锻造，造成连铸坯锻造成本升高。
发明内容
本发明针对上述现状，提供一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块生产工艺，在现有GB/T 1299-2014表17中2CrNiMoMnV成分的基础上添加微量合金化元素Ti和淬透性元素B，利用一定厚度的优质板坯(连铸坯)在铣磨表面后进行真空焊接，将真空焊接后的复合板坯放置在能够完全覆盖板坯表面的大平台上，按照WHF锻造法，利用锻造力10000吨以上的大型锻机进行锻造，复合板坯在实现真空焊接区域锻造焊合以后回炉加热，再经过2-3次自由锻造后得到厚度范围550-1000mm、最大重量达到30吨左右的大型模具用模块，模块最终经过调质处理，达到用户使用要求。
本申请的模块生产工艺可以避免以钢锭成材时同一模块性能差异大，或者以大型锻机墩粗长连铸板坯时板型难控制。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：
一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的生产工艺，其特征在于：主要步骤：
(1)板坯铸造：按照成分设计要求，精准控制钢水中合金元素，且保证成分的碳当量CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)≤1.05，浇铸成300-450mm厚度的板坯，板坯下线堆缓冷，备用坯料尺寸：厚度*宽度*长度为(300-450)*(1600-1800)*(1600-1800)mm；
(2)板坯真空焊接：挑选堆缓冷中的板坯进行带温铣磨，带温温度≥200℃，铣磨后的板坯带温≥100℃进行真空焊接复合，根据最终产品重量可以选择不同厚度的连铸板坯进行两块复合或者多块复合，复合板坯的最终尺寸：厚度*宽度*长度为(800-1500)*(1600-1800)*(1600-1800)mm；
(3)真空焊接处锻造焊合：采用WHF锻造法，将加热后的复合板坯放置在能够完全覆盖板坯表面的大平台上，利用大型锻机进行大压下热锻造，实现真空焊接处锻造焊合，锻造压下量采用先小后大的工艺，前期压下量控制在30-60mm，后期压下量控制在60-200mm，累计压下量控制在400-900mm，实现真空焊接处的完全焊合，复合板坯锻造后尽快入炉，入炉温度≥900℃；
(4)锻造成型：锻造坯料再次入炉以≤150℃/h的加热速率加热至1240±20℃范围内，保温8-12h后出炉进行自由锻造，当坯料锻造温度＜900℃时锻造坯料立即回炉继续加热，加热工艺不变，以此反复进行自由锻造2-3次后得到模块，锻造过程中出现折叠缺陷时，可以在坯料入炉前进行火焰清理，并控制好清理时间，防止坯料温度低于900℃，否则需要入炉，锻造后的模块厚度可以控制在550-1000mm；
(5)模块热处理：锻造后的模块进行正火预处理+调质终处理，正火后产品的组织为贝氏体+残余奥氏体；调质终处理包括淬火和回火，淬火加热出炉后经过双介质淬火冷却至200±20℃时入炉进行回火处理，回火后的组织为回火索氏体+回火贝氏体；
(6)精加工及检验
对模块表面进行铣磨加工，并进行相关性能检验以及100％无损探伤检测。
本发明的汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的元素成分为C：0.24％～0.30％，Si：≤0.30％，Mn：1.40％～1.60％，Ni：0.80％～1.20％，Cr：1.25％～1.45％，Mo：0.45％～0.60％，V：0.10％-0.20％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Al：0.02％～0.05％，Ti：0.02％～0.04％，B：0.0005％～0.0025％，余量为铁。本发明P、S的控制要求在标准2CrNiMoMnV的基础上进一步加严，减少有害元素P、S旨在提升材料的纯净度和减缓材料的偏析，添加适量的Al、Ti目的是控制材料晶粒度，其中Ti还可以起到固氮的作用，添加一定的B有助于提高材料的淬透性，实现大厚度材料芯部性能的提升。
本发明的汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块还要求以下残余元素控制在一定的范围之内：Sb：≤0.003％，Sn：≤0.003％，As：≤0.005％，H：≤0.00015％，O：≤0.0010％，N：≤0.0040％。Sb、Sn和As是晶间易偏析元素，降低其含量有助于提升材料的使用寿命；严格控制材料H含量，有益于材料的真空焊接，有助于提升模块的探伤水平；控制材料O含量目的是控制材料中的夹杂物水平；N的时效作用较强，对材料硬度、强度的提升有帮助，但是对材料的塑性和韧性有负面作用。
关于本发明模块的生产工艺进一步作如下限定：
步骤(1)板坯为连铸坯，强化钢水冶炼过程中的炉外精炼工序，严格控制有害残余元素至设计要求水平；合理匹配钢水过热度与拉速的关系，实现低温快拉，并利用电磁搅拌和动态轻压下工艺实现300-450mm厚度连铸板坯的生产，连铸坯的低倍质量满足：中心偏析不大于C类0.5级；中心疏松不大于0.5级；无其他三角区裂纹缺陷；板坯不平度≤10mm/m。
步骤(3)锻造焊合过程中，复合板坯加热：采用分段加热模式，以≤80℃/h的加热速率加热至600±20℃，保温3-5h后，提高加热速率，再以≤100℃/h的加热速率加热至900±20℃，保温2-5h后，提高加热速率，再以≤150℃/h的加热速率加热至1240±20℃，保温8-12h后出炉锻造。
步骤(5)中，正火处理时奥氏体化温度为920±10℃，保温时间＝保温系数*模块厚度＝1.2～1.5min/mm*模块厚度/mm，保温结束后出炉空冷，淬火时加热温度为900±10℃，保温时间与正火保温时间一致，回火温度550-650℃，保温时间＝保温系数*模块厚度＝1.5～2.5min/mm*模块厚度/mm，保温结束后出炉空冷。
步骤(4)中的自由锻造采用FM锻造法，即用上宽砧、下平台对锻件进行墩粗和拔长，利用锻件的不对称变形来改善材料内部应力应变状态，即对内部施以三向压应力，为确保压实效果，锻造过程中在压完一面后需要对材料翻身后继续锻压。
步骤(5)中，双介质淬火冷却是指模块出炉后先至水槽冷却，水冷5-7分钟，出水后空冷1分钟再转移至有机淬火液冷却，有机淬火液为质量浓度8％-12％的PAG水溶液，有机淬火液中冷却时间控制在4-5分钟。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明涉及的一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块生产工艺，在标准成分要求的基础上添加了Al、Ti、B元素，对P、S含量加严控制，并对有害气体元素及其他残余元素作严格要求。
本发明使用连铸板坯复合焊接后锻造成材，为大型高质量模块的生产提供了全新的思路，锻造过程中结合WHF锻造法和FM锻造法，实现了模块芯部质量的提升。
本发明中的模块最终交货状态为调质态，在调质前进行正火预处理，淬火过程采用了双介质冷却工艺，有效避免材料淬火开裂的风险。双介质淬火时工件奥氏体化后先浸入冷却能力较强的介质可以有效增加马氏体转变时的过冷度，促进组织的转变，使材料达到理想硬度，后转入冷却能力弱的介质中继续冷却，一方面可以使得残余奥氏体的继续转变，且有效抑制材料淬火开裂倾向，且能提高淬透深度。
经检测最终模块的硬度为300-360HB，整块模块的硬度差≤20HBW、超声波检测满足NB/T 47013.3I级水平。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块生产工艺。设计的化学成分为C：0.24％～0.30％，Si：≤0.30％，Mn：1.40％～1.60％，Ni：0.80％～1.20％，Cr：1.25％～1.45％，Mo：0.45％～0.60％，V：0.10％-0.20％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Al：0.02％～0.05％，Ti：0.02％～0.04％，B：0.0005％～0.0025％，其中P、S的控制要求在GB/T 1299-2014的基础上进一步加严，减少有害元素P、S旨在提升材料的纯净度和减缓材料的偏析，另外，在标准的技术上添加适量的Al、Ti、B，目的是控制材料晶粒度及提高材料的淬透性，实现大厚度材料芯部性能的提升。
化学成分设计除了以上要求还对以下残余元素及有害气体元素提出控制要求：Sb：≤0.003％，Sn：≤0.003％，As：≤0.005％，H：≤0.00015％，O：≤0.0010％，N：≤0.0040％。
按照上述成分生产出一定厚度的优质连铸板坯，在对板坯铣磨表面后进行真空焊接，将真空焊接后的复合板坯放置在能够完全覆盖板坯表面的大平台上，按照WHF锻造法，利用锻造力10000吨以上的大型锻机进行锻造，复合板坯在实现真空焊接区域锻造焊合以后回炉加热，再经过2-3次自由锻造后得到大型模块，模块在正火预处理后最终经过调质处理，达到用户使用要求。该方法可以解决钢锭成材性能差异大、大型锻机墩粗长的连铸板坯时板型难控制的问题。具体工艺步骤如下：
(1)优质连铸板坯的生产
按照成分设计要求，精准控制钢中合金元素，且保证碳当量≤1.05，强化炼钢过程中的炉外精炼工序，严格控制有害残余元素至设计要求水平；合理匹配钢水过热度与拉速的关系，并利用电磁搅拌和动态轻压下工艺实现300-450mm厚度连铸板坯的生产，要求板坯低倍质量满足：中心偏析不大于C类0.5级；中心疏松不大于0.5级；无其他三角区裂纹等缺陷；板坯不平度≤10mm/m。板坯下线堆缓冷，备用坯料尺寸：厚度*宽度*长度为(300-450)*(1600-1800)*(1600-1800)mm。
(2)挑选优质板坯进行真空焊接
挑选满足低倍质量及板型要求的堆缓冷连铸板坯进行带温铣磨，要求带温温度≥200℃，铣磨后的连铸板坯带温100℃以上进行真空焊接复合。根据最终产品重量可以选择不同厚度的连铸板坯进行两块铸坯复合或者多块铸坯复合，复合板坯的最终尺寸：厚度*宽度*长度为(800-1500)*(1600-1800)*(1600-1800)mm。
(3)真空焊接处锻造焊合
采用WHF锻造法，将真空焊接后的复合板坯放置在能够完全覆盖板坯表面的大平台上，利用锻造力10000吨以上的大型锻机进行大压下锻造，实现真空焊接处锻造焊合。复合板坯加热要求：采用分段加热模式，以≤80℃/h的加热速率加热至600±20℃，保温3-5h后，再以≤100℃/h的加热速率加热至900±20℃，保温2-5h后，再以≤150℃/h的加热速率加热至1240±20℃，保温8-12h后出炉锻造。锻造压下量采用先小后大的工艺，前期压下量控制在30-60mm，后期压下量控制在60-200mm，累计压下量控制在400-900mm，实现真空焊接处的完全焊合。锻造后的坯料需要尽快入炉，入炉温度≥900℃。
经过WHF锻造后，模块规格：厚度*宽度*长度为(500-1000)*(2000-2500)*(2000-2500)mm。
(4)锻造成型
锻造坯料再次入炉后以≤150℃/h的加热速率加热至1240±20℃，保温8-12h后出炉后进行自由锻造，当锻造温度＜900℃时需要立即回炉加热，加热工艺不变，以此按照FM锻造法反复锻造2-3次后得到模块。锻造过程中出现折叠等缺陷时，可以在坯料入炉前进行火焰清理，但是需要控制好清理时间，避免材料低于900℃入炉。锻造后的模块厚度可以控制在550-1000mm。
经过FM锻造后，模块规格：典型模块的尺寸厚度*宽度*长度(mm)600*2000*3000
(5)模块热处理
锻造后的模块进行“正火”预处理+“调质”终处理。正火处理时奥氏体化温度为920±10℃，保温时间＝保温系数*模块厚度＝(1.2～1.5)min/mm*模块厚度/mm，保温结束后出炉空冷；淬火时加热温度为900±10℃，保温时间与正火时一致，出炉后经过双介质淬火冷却，双介质淬火冷却具体为模块出炉后至水槽冷却，水冷5-7分钟，空冷1分钟后转移至有机淬火液冷却，有机淬火液为质量浓度8％-12％的PAG水溶液，有机淬火液中冷却时间控制在4-5分钟，淬火冷却至200±20℃时入炉进行回火处理，回火温度550-650℃，保温时间＝保温系数*模块厚度＝(1.5～2.5)min/mm*模块厚度/mm，保温结束后出炉空冷。
(6)精加工及检验
对模块表面进行铣磨加工，并进行相关性能检验以及100％无损探伤检测。
上述工艺生产的汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块，产品厚度550-1000mm，最大重量达到30吨左右，偏析程度小，性能均匀，纯净度高，内部质量优异。硬度为320-350HB，整块模块的硬度差≤10HBW、超声波检测满足NB/T 47013.3I级水平。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的生产工艺，其特征在于：主要步骤：
(1)板坯铸造：按照成分设计要求，精准控制钢水中合金元素，且保证成分的碳当量CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)≤1.05，浇铸成300-450mm厚度的板坯，板坯下线堆缓冷，备用坯料尺寸：厚度*宽度*长度为(300-450)*(1600-1800)*(1600-1800)mm；
(2)板坯真空焊接：挑选堆缓冷中的板坯进行带温铣磨，带温温度≥200℃，铣磨后的板坯带温≥100℃进行真空焊接复合，根据最终产品重量可以选择不同厚度的连铸板坯进行两块复合或者多块复合，复合板坯的最终尺寸：厚度*宽度*长度为(800-1500)*(1600-1800)*(1600-1800)mm；
(3)真空焊接处锻造焊合：采用WHF锻造法，将加热后的复合板坯放置在能够完全覆盖板坯表面的大平台上，利用大型锻机进行大压下热锻造，实现真空焊接处锻造焊合，锻造压下量采用先小后大的工艺，前期压下量控制在30-60mm，后期压下量控制在60-200mm，累计压下量控制在400-900mm，实现真空焊接处的完全焊合，复合板坯锻造后尽快入炉，入炉温度≥900℃；
(4)锻造成型：锻造坯料再次入炉以≤150℃/h的加热速率加热至1240±20℃范围内，保温8-12h后出炉进行自由锻造，当坯料锻造温度＜900℃时锻造坯料立即回炉继续加热，加热工艺不变，以此反复进行自由锻造2-3次后得到模块，锻造过程中出现折叠缺陷时，可以在坯料入炉前进行火焰清理，并控制好清理时间，防止坯料温度低于900℃，否则需要入炉，锻造后的模块厚度可以控制在550-1000mm；
(5)模块热处理：锻造后的模块进行正火预处理+调质终处理，正火后产品的组织为贝氏体+残余奥氏体；调质终处理包括淬火和回火，淬火加热出炉后经过双介质淬火冷却至200±20℃时入炉进行回火处理，回火后的组织为回火索氏体+回火贝氏体；
(6)精加工及检验
对模块表面进行铣磨加工，并进行相关性能检验以及100％无损探伤检测。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(1)连铸坯的元素质量％组成为C：0.24％～0.30％，Si：≤0.30％，Mn：1.40％～1.60％，Ni：0.80％～1.20％，Cr：1.25％～1.45％，Mo：0.45％～0.60％，V：0.10％-0.20％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Al：0.02％～0.05％，Ti：0.02％～0.04％，B：0.0005％～0.0025％，余量为铁和不可避免的残余元素。
3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于：残余元素必须满足以下要求：Sb：≤0.003％，Sn：≤0.003％，As：≤0.005％，H：≤0.00015％，O：≤0.0010％，N：≤0.0040％。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(1)板坯为连铸坯，连铸坯的低倍质量满足：中心偏析不大于C类0.5级；中心疏松不大于0.5级；无其他三角区裂纹缺陷；板坯不平度≤10mm/m。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(3)锻造焊合过程中，复合板坯加热：采用分段加热模式，以≤80℃/h的加热速率加热至600±20℃，保温3-5h后，再以≤100℃/h的加热速率加热至900±20℃，保温2-5h后，再以≤150℃/h的加热速率加热至1240±20℃，保温8-12h后出炉锻造。
6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(5)中，正火处理时奥氏体化温度为920±10℃，保温时间＝保温系数*模块厚度＝1.2～1.5min/mm*模块厚度/mm，保温结束后出炉空冷，淬火时加热温度为900±10℃，保温时间与正火保温时间一致，回火温度550-650℃，保温时间＝保温系数*模块厚度＝1.5～2.5min/mm*模块厚度/mm，保温结束后出炉空冷。
7.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(4)中的自由锻造采用FM锻造法，即用上宽砧、下平台对锻件进行墩粗和拔长，利用锻件的不对称变形来改善材料内部应力应变状态，即对内部施以三向压应力，为确保压实效果，锻造过程中在压完一面后需要对材料翻身后继续锻压。
8.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(5)中，双介质淬火冷却是指模块出炉后先至水槽冷却，水冷5-7分钟，出水后空冷1分钟再转移至有机淬火液冷却，有机淬火液为质量浓度8％-12％的PAG水溶液，有机淬火液中冷却时间控制在4-5分钟。
9.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤(6)中，经检测最终模块的硬度为300-360HB，整块模块的硬度差≤20HBW、超声波检测满足NB/T 47013.3I级水平。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010654440.4A CN112026072A (zh) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | 一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的生产工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010654440.4A CN112026072A (zh) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | 一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的生产工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112026072A true CN112026072A (zh) | 2020-12-04 |
Family
ID=73579113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010654440.4A Pending CN112026072A (zh) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | 一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的生产工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112026072A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116516118A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-08-01 | 扬州诚德重工有限公司 | 塑料模具钢快速生产工艺 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105312843A (zh) * | 2014-07-16 | 2016-02-10 | 鞍钢股份有限公司 | 一种高碳特厚模具复合坯的制备方法 |
| CN106271482A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-04 | 辽宁北祥重工机械制造有限公司 | 多单元同质金属叠锻生产模具钢模块的方法 |
| US20170226605A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | A. FinkI & Sons Co | Plastic injection mold tooling and a method of manufacture thereof |
| CN107974636A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-01 | 钢铁研究总院 | 一种高硬度高淬透性预硬化塑料模具钢及其制备方法 |
| CN109898019A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-06-18 | 唐山志威科技有限公司 | 大截面、高硬度zw872模具钢的制备工艺 |
-
2020
- 2020-07-09 CN CN202010654440.4A patent/CN112026072A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105312843A (zh) * | 2014-07-16 | 2016-02-10 | 鞍钢股份有限公司 | 一种高碳特厚模具复合坯的制备方法 |
| US20170226605A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | A. FinkI & Sons Co | Plastic injection mold tooling and a method of manufacture thereof |
| CN106271482A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-04 | 辽宁北祥重工机械制造有限公司 | 多单元同质金属叠锻生产模具钢模块的方法 |
| CN107974636A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-01 | 钢铁研究总院 | 一种高硬度高淬透性预硬化塑料模具钢及其制备方法 |
| CN109898019A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-06-18 | 唐山志威科技有限公司 | 大截面、高硬度zw872模具钢的制备工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 王学武: "《金属材料与热处理》", 31 July 2018, 北京：机械工业出版社 * |
| 缪德建: "《CAD/CAM应用教程》", 31 December 2018, 南京：东南大学出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116516118A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-08-01 | 扬州诚德重工有限公司 | 塑料模具钢快速生产工艺 |
| CN116516118B (zh) * | 2023-05-29 | 2023-11-14 | 扬州诚德重工有限公司 | 塑料模具钢快速生产工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5979338B1 (ja) | 材質均一性に優れた厚肉高靭性高張力鋼板およびその製造方法 | |
| US20100139821A1 (en) | Method for producing a workpiece, a workpiece and use of a workpiece | |
| CN110306123A (zh) | 一种抗拉强度≥1800MPa级的高韧性热成形钢及其生产方法 | |
| CN106435379B (zh) | 550MPa级特厚易焊接高韧性抗层状撕裂钢板及其制造方法 | |
| CN111961988B (zh) | 一种汽车胀断连杆用中碳非调质钢的生产工艺及其锻造方法 | |
| CN101624676B (zh) | 一种抗拉强度高于710MPa的热轧大梁钢及其制备方法 | |
| CN111893367A (zh) | 一种以连铸板坯生产5CrNi2MoV热作模具钢钢板的方法 | |
| CN102230130A (zh) | 抗磨塑料模具钢及其制备方法 | |
| CN112813345A (zh) | 一种冷加工工程机械液压活塞杆用的非调质钢及制备方法 | |
| CN109338215A (zh) | 一种8～25mm厚低屈强比罐车用高强钢板及其制造方法 | |
| CN103160747A (zh) | 低焊接裂纹敏感性离线调质型特厚钢板及其制造方法 | |
| CN114015934B (zh) | 一种600MPa级热连轧双相组织桥壳钢及生产方法 | |
| CN112962021B (zh) | 激光拼焊后用于整体热冲压成形的强塑钢板及生产方法 | |
| CN112026072A (zh) | 一种汽车保险杠模具用改良型2CrNiMoMnV模块的生产工艺 | |
| CN109136759A (zh) | 轮辐用厚规格1300MPa级热成形钢及制备方法 | |
| CN110284058B (zh) | 一种高硬度碳素模架用钢 | |
| CN114990432B (zh) | 采用TSR产线生产的抗拉强度≥1500MPa级热轧带钢及方法 | |
| CN110629002A (zh) | 一种基于tmcp生产低压缩比抗层状撕裂特厚板的方法 | |
| JP3846156B2 (ja) | 自動車の高強度プレス成形部品用鋼板およびその製造方法 | |
| CN115449703A (zh) | 一种适用于冷锻加工的等温退火齿轮钢棒材及其制造方法 | |
| CN115125448A (zh) | 一种冷加工液压活塞杆用非调质钢及制备方法 | |
| CN114774774A (zh) | 一种大直径低偏析油缸活塞杆用圆钢及其制造方法 | |
| CN103215504B (zh) | 一种易成型高强度中厚钢板的生产方法 | |
| CN107312976B (zh) | 一种贝氏体钢轨及生产方法 | |
| CN104988394B (zh) | 一种调质s460g1+q结构钢及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201204 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |